Erläuterung zum Explosionsschutz von Natriumhypochlorit-Generatoren

Erläuterung zum Explosionsschutz von Natriumhypochlorit-Generatoren

I. Auslegung gemäß GB 50058-2014 „Code für die Auslegung elektrischer Anlagen in explosionsgefährdeten Bereichen“:

2.0.10 Explosionsgefährdete Gasatmosphäre

Eine Atmosphäre, in der sich ein Gemisch aus brennbaren Stoffen in Form von Gas oder Dampf mit Luft unter atmosphärischen Bedingungen entzünden und die Verbrennung nach der Zündung aufrechterhalten kann.

Anmerkung: Aufgrund des Explosionsbereichs von Wasserstoff ist bekannt, dass ein Gemisch aus Wasserstoff und Luft mit einem Volumenanteil von 4 bis 75 % im Rahmen dieses Projekts ein explosives Gas darstellt.

3.2 Klassifizierung von Gefahrenbereichen in explosionsgefährdeten Gasatmosphären

3.2.1 Explosionsgefährdete Gasatmosphären werden anhand der Häufigkeit und Dauer des Auftretens explosionsfähiger Gasgemische wie folgt in Zone 0, Zone 1 und Zone 2 eingeteilt:

Zone 0: Eine Umgebung, in der explosive Gasgemische kontinuierlich oder über einen längeren Zeitraum vorhanden sind.

Zone 1: Eine Umgebung, in der während des normalen Betriebs explosive Gasgemische auftreten können.

Zone 2: Eine Umgebung, in der das Auftreten explosiver Gasgemische im Normalbetrieb unwahrscheinlich ist und, falls es doch auftritt, nur von kurzer Dauer ist.

3.2.2 Ein Bereich kann als nicht explosionsgefährdeter Bereich eingestuft werden, wenn eine der folgenden Bedingungen erfüllt ist:

Die maximal zulässige Konzentration brennbarer Stoffe darf 10 % der unteren Explosionsgrenze (UEG) nicht überschreiten.

Hinweis: Beispielsweise wird bei Anlagen mit offener Flamme, wie etwa Kesseln, in der Regel eine ausgeglichene Belüftung eingesetzt. Dabei saugt der Abgasventilator etwas mehr Rauchgas ab, als er ansaugt und das bei der Kohleverbrennung entstehende Gas zusätzlich erzeugt. Dadurch wird im Kesselofen ein Unterdruck aufrechterhalten, der verhindert, dass sich brennbare Stoffe in der Nähe der Anlage ausbreiten und explosive Gemische mit der Luft bilden. Daher gelten Bereiche in der Nähe solcher Anlagen, einschließlich der Instrumente und anderer Einrichtungen im Kessel selbst, als ungefährlich.

Ähnlich wie beim Kesseldesignkonzept liegt die maximal mögliche Wasserstoffkonzentration in unserem Verfahren zur sicheren Wasserstoffableitung weit unter 10 % der unteren Explosionsgrenze (UEG) (d. h. 0,4 %). Daher kann die Natriumhypochlorit-Erzeugungsanlage gemäß dieser Klausel als nicht explosionsgefährdeter Bereich eingestuft werden.

3.2.3 Freisetzungsquellen werden anhand der Häufigkeit und Dauer der Freisetzung brennbarer Stoffe in kontinuierliche, primäre und sekundäre Freisetzungsquellen eingeteilt. Eine sekundäre Freisetzungsquelle ist eine solche, bei der im Normalbetrieb keine Freisetzung zu erwarten ist und die, falls sie auftritt, nur gelegentlich und von kurzer Dauer ist. Folgende Situationen können als sekundäre Freisetzungsquellen eingestuft werden:

Dichtungen von Pumpen, Kompressoren und Ventilen, die im Normalbetrieb keine brennbaren Stoffe freisetzen;

Flansche, Verbinder und Rohrverbindungen, die im Normalbetrieb keine brennbaren Stoffe freisetzen;

Sicherheitsventile, Entlüftungsöffnungen und andere Öffnungen, die im Normalbetrieb keine brennbaren Stoffe in die Atmosphäre freisetzen;

Probenahmestellen, die im Normalbetrieb keine brennbaren Stoffe in die Atmosphäre freisetzen.

Hinweis: Basierend auf den Betriebsmerkmalen des Geräts, Natriumhypochlorit-Erzeugungssystem sollte als Quelle für die Freigabe von Sekundärnoten betrachtet werden.

3.2.4 Eine ausreichende Belüftung wird angenommen, wenn der Luftstrom im explosionsgefährdeten Bereich brennbare Stoffe schnell auf unter 25 % der unteren Explosionsgrenze verdünnen kann.

3.2.5 Die Einstufung explosionsgefährdeter Bereiche erfolgt anhand der Gefahrenklasse der Freisetzungsquelle und der Belüftungsbedingungen. Bereiche mit Freisetzungsquellen der sekundären Gefahrenklasse können als Zone 2 eingestuft werden. Die Einstufung kann je nach Belüftungsbedingungen wie folgt angepasst werden: Bei ausreichender Belüftung kann die Gefahrenklasse des explosionsgefährdeten Bereichs herabgestuft werden.

3.3.3 Werden in Werkstätten in explosionsgefährdeten Bereichen Überdruck- oder kontinuierliche Belüftungsverdünnungsmaßnahmen ergriffen, um die Entstehung einer explosionsfähigen Gasumgebung zu verhindern, kann die Werkstatt zu einer nicht explosionsgefährdeten Umgebung herabgestuft werden.

Hinweis: Im Rahmen des von Jinchuan entwickelten Verfahrens zur sicheren Wasserstoffentladung werden brennbare Stoffe schnell auf unter 10 % der unteren Explosionsgrenze (UEG) verdünnt, was als ausreichende Belüftung gilt. Gemäß Abschnitt 3.2.5 kann die Gefahrenbereichseinstufung bei ausreichender Belüftung weiter reduziert werden, beispielsweise von Zone 2. In Verbindung mit Abschnitt 3.3.3 kann das Natriumhypochlorit-Erzeugungssystem somit in einen nicht explosionsgefährdeten Bereich eingestuft werden.

II. Schlussfolgerung

Gemäß GB 50058-2014 „Code für die Auslegung elektrischer Anlagen in explosionsgefährdeten Bereichen“ kann das Natriumhypochlorit-Erzeugungssystem bei einer sicheren Auslegung mit Wasserstoffentladung als nicht explosionsgefährdete Umgebung betrachtet werden. Die Geräte im Technikraum müssen nicht explosionsgeschützt ausgewählt werden.

III. Jinchuans Designerklärung

Die explosionsgeschützte Zoneneinteilung von Jinchuan ist wie folgt:

Der Raum über dem Inneren des Elektrolyseurs,

Der Raum oberhalb des Flüssigkeitsspiegels im Dehydrierungstank,

Die Dehydrierungspipeline und

Im Umkreis von 3 Metern um die Wasserstoffaustrittsöffnung werden Bereiche als Zone 2 klassifiziert.

Diese Bereiche befinden sich innerhalb des Erzeugungssystems. Der Maschinenraum kann als sicherer Bereich eingestuft werden, und die zugehörigen elektrischen Geräte benötigen keine explosionsgeschützten Spezifikationen. Die in explosionsgeschützten Bereichen verwendeten Geräte übertreffen die Auslegungsanforderungen für Geräte der Zone 2 bei Weitem, wodurch potenzielle Explosionsrisiken weitestgehend minimiert werden.

Jinchuan Jinchuan hält sich strikt an GB 50058-2014 „Code für die Auslegung elektrischer Anlagen in explosionsgefährdeten Bereichen“ und andere relevante Normen für explosionsgeschützte Anlagen. Das von Jinchuan angewandte Verfahren zur sicheren Auslegung von Wasserstoffentladungen wurde in fast 1.000 Praxisprojekten validiert und hat die Explosionsschutzzertifizierung des TÜV Rheinland, einer führenden europäischen Prüfstelle, erhalten.